應變測量鋼板的研制及骨折愈合模型評估的生物力學研究.pdf

1、目的：
　　研制一種“應變測量鋼板”系統(tǒng)可以實時、自動測量、記錄鋼板上各應變點在外力下所發(fā)生的應變，并通過“應變測量鋼板”在不同骨折愈合模型中測得應變的比較，探索一種骨折愈合評估新方法。
　　方法：
　　1、研制“應變測量鋼板”：將電阻應變片粘貼于鎖定鋼板之上，并通過惠斯通電路將鋼板應變變化轉(zhuǎn)化成電壓信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換器再將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后WiFi發(fā)送器將信號無線傳輸至電腦或手機終端軟件并顯示鋼板應變值。

2、>　　2、建立骨折愈合模型：模型狀態(tài)A模擬骨折完全愈合狀態(tài)：在一根完整股骨上，選用鋼板橋接方法，將“應變測量鋼板”固定于股骨張力側(cè);模型狀態(tài)B模擬骨折愈合纖維連接狀態(tài)：用線鋸在股骨中央鋸斷，然后復位骨折斷端，用同一塊“應變測量鋼板”在骨折斷端兩側(cè)原釘孔處繼續(xù)固定，使其與狀態(tài)A一致，骨折兩斷端間隙約1mm，在間隙中填充蠟模擬骨折愈合中的纖維組織;模型狀態(tài)C模擬粉碎骨折未愈合狀態(tài)：在股骨中央位置用線鋸鋸除1cm骨段，用同一塊“應變測量鋼板”

3、在骨折斷端兩側(cè)原釘孔處繼續(xù)固定，維持骨折兩斷端位置和力線，使其與狀態(tài)A一致，兩斷端間隙約為1cm。
　　3、生物力學實驗：12根狀態(tài)A下的新鮮山羊股骨，隨機抽取一個樣本，分別用三種不同螺釘固定方式，依次在狀態(tài)A、B、C下進行軸向壓縮實驗和三點彎曲實驗。用重復方差分析比較三種不同螺釘固定方式下鋼板應變點測得應變值以確定“應變測量鋼板”螺釘固定方式;用重復方差分析比較同一鋼板4個不同位置應變點應變值以確定“應變測量鋼板”應力分布;用S

4、pearman等級相關分析確定各應變點應變與所受壓縮或彎曲負載相關關系確定實驗負載;用重復方差分析比較A、B、C三種狀態(tài)下鋼板軸向位移、撓度及各應變點應變來驗證鋼板應變對骨折愈合模型的評估。
　　結(jié)果：
　　1、三種螺釘固定方式的應變比較：三種狀態(tài)下，在軸向壓縮實驗和三點彎曲實驗中，第二種螺釘固定方式鋼板應變點應變明顯小于第一、三種螺釘固定方式鋼板應變點應變，p＜0.05。
　　2、各應變點應變與負載關系及應變點間應變

5、比較：在A、B、C三種狀態(tài)軸向壓縮實驗和三點彎曲實驗中，各應變點應變與負載呈高度正相關，rs均大于0.8，p＜0.05。在A、B、C三種狀態(tài)時對在軸向壓縮(240N)和三點彎曲(120N)生物力學實驗下，應變點1、2應變均明顯大于應變點3、4應變，p＜0.05。
　　3、骨折愈合三種狀態(tài)間形變及應變比較：在軸向壓縮實驗(240N)和三點彎曲實驗(120N)中，鋼板-骨骼系統(tǒng)軸向位移及撓度在A、B、C三種狀態(tài)下進行比較有明顯差異，狀

6、態(tài)A＜狀態(tài)B＜狀態(tài)C，p＜0.05;鋼板各應變點應變在A、B、C三種狀態(tài)下進行比較有明顯差異，狀態(tài)A＜狀態(tài)B＜狀態(tài)C，p＜0.05。
　　結(jié)論：
　　1、利用“大跨度、少螺釘”的固定原則固定鋼板，可以有效降低鋼板的應變，增強鋼板抵抗變形的能力。
　　2、“應變測量鋼板”的應力分布主要集中在釘孔旁，當鋼板在承受三點彎曲力時，其應力主要集中在骨折斷端釘孔旁。
　　3、“應變測量鋼板”系統(tǒng)通過測得應變點應變可以有效評估